一种无霍尔直流无刷电机控制器及电机启动方法技术

本发明专利技术公开了一种无霍尔直流无刷电机控制器及电机启动方法，该电机控制器包括：MCU控制模块的输出端连接预驱动模块的输入端，预驱动模块的输出端连接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端连接无霍尔电机的三相输入端；驱动模块包括由三路集成有PMOS管+NMOS管的驱动支路组成的全桥电路；全桥电路的输入端连接预驱动电路的输出端；全桥电路的输出端与无霍尔电机的三相输入端相连，电流采样电路的输入端连接全桥电路的输出端，电流采样电路的输出端连接MCU控制模块。本发明专利技术使无霍尔无刷直流电机快速启动，并且不会发生反转、抖动现象。无需霍尔传感器提供转子位置信号。具备了电机寿命长，更好的控制效果，维护成本低等特点。维护成本低等特点。维护成本低等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种无霍尔直流无刷电机控制器及电机启动方法


[0001]本专利技术涉及电机控制
，具体涉及一种无霍尔直流无刷电机控制器及电机启动方法。

技术介绍

[0002]自1831年法拉第发现电磁感应现象以来，电能开始走进人们的生活，法国人皮克西应用电磁感应原理制成最初的电动机，1866年德国专利技术家西门子专利技术了实用的直流发电机，1870年比利时人格拉姆专利技术了电动机，发电机和电动机的出现拉开了第二次工业革命的帷幕，电机深入到人们生活的每一个角落。
[0003]有刷直流电机以其优良的转矩特性在运动控制领域得到了广泛的应用，但是，机械电刷却是有刷直流电机的一个致命的弱点，机械换向导致换向不良，严重时会产生火花，调速范围较窄，维护量大。
[0004]为了解决这一问题，早在本世纪30年代，就有人开始研究以电子线路代替电刷机械换向的直流无刷电机，直到1955年，美国D.哈利森等人申请了应用晶体管换向代替电动机机械换向器的换向专利，这就是现代直流无刷电机的雏形。后又经过人们多年的努力，借助霍尔元件来实现换向的直流无刷电动机终于在1962年问世。直流无刷电机保留了有刷直流电机的优良调速性能，又省去了机械电刷和换器。它采用一种位置检测器和电子开关变换器替代电刷和换向器，既有传统直流电机的优良特性，又有交流电机的结构简单、运行可靠、寿命长的优点。在电磁结构上，直流无刷电机和有刷直流电机一样，但是它的电枢绕组放在定子上，转子上放置永磁磁钢。直流无刷电机的绕组像交流电机的绕组一样，采用多相形式，经由逆变器接到直流电源上，定子各相逐次接通电流，和转子磁场相互作用，产生转矩。这种直流无刷电机启动会有延迟，并且会发生反转、抖动现象。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种电机启动不会发生反转、抖动现象的无霍尔直流无刷电机控制器及电机启动方法。
[0006]本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：
[0007]一种无霍尔直流无刷电机控制器，包括：MCU控制模块、预驱动模块、驱动模块和电流采样电路；MCU控制模块的输出端连接预驱动模块的输入端，预驱动模块的输出端连接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端连接无霍尔电机的三相输入端；驱动模块包括由三路集成有PMOS管+NMOS管的驱动支路组成的全桥电路；全桥电路的输入端连接预驱动电路的输出端；全桥电路的输出端与无霍尔电机的三相输入端相连，其中，一路集成有PMOS管+NMOS管的驱动支路，用于控制无霍尔电机的其中一个定子绕组，电流采样电路的输入端连接全桥电路的输出端，电流采样电路的输出端连接MCU控制模块。
[0008]优选地，所述的无霍尔直流无刷电机控制器还包括与MCU控制模块连接的红外遥控接收单元，该红外遥控接收单元内设置有红外接收器，红外接收器连接MCU控制模块。
[0009]优选地，所述的无霍尔直流无刷电机控制器还包括与MCU控制模块连接的电源模块。
[0010]优选地，MCU控制模块包括：微控制器U1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电阻R1；微控制器U1的型号为SWM260_48PIN；微控制器U1的第一脚通过电容C1连接至地，微控制器U1的第一脚还连接+5V电源端，微控制器U1的第十二脚连接至地，微控制器U1的第十三脚通过电容C2连接至地，微控制器U1的第十四脚通过电容C3连接至地，微控制器U1的第十四脚还连接+5V电源端，微控制器U1的第二十四脚、第四十八脚、第三十三脚均连接至地，微控制器U1的第三十二脚、第三十一脚均连接+5V电源端，微控制器U1的第三十二脚还通过电容C4连接至地，微控制器U1的第三十二脚还通过电容C5连接至地，微控制器U1的第十七脚通过电容C6连接至地，微控制器U1的第十七脚还通过电阻R1连接+5V电源端。
[0011]优选地，预驱动模块包括P+N预驱芯片U2和电容C19；P+N预驱芯片U2的型号是MX8324C；P+N预驱芯片U2的第二脚通过电容C19连接P+N预驱芯片U2的第十五脚，P+N预驱芯片U2的第二脚还连接电源端VDD，P+N预驱芯片U2的第十五脚还连接至地，P+N预驱芯片U2的第九脚、第十脚、第十一脚、第十二脚、第十三脚、第十四脚分别连接微控制器U1的第四十七脚、第十六脚、第四十六脚、第十五脚、第十脚、第三十九脚。
[0012]优选地，驱动模块包括：场效应管G1、场效应管G2、场效应管G3、场效应管G4、场效应管G5、场效应管G6和电阻RS1；场效应管G1的漏极、场效应管G3的漏极、场效应管G5的漏极均和电源端VDD连接，场效应管G1的源极和场效应管G2的漏极连接，场效应管G3的源极和场效应管G4的漏极连接，场效应管G5的源极和场效应管G6的漏极连接，场效应管G2的源极、场效应管G4的源极、场效应管G6的源极均通过电阻RS1连接至地，场效应管G1的栅极、场效应管G2的栅极、场效应管G3的栅极、场效应管G4的栅极、场效应管G5的栅极、场效应管G6的栅极分别连接P+N预驱芯片U2的第七脚、第八脚、第五脚、第六脚、第三脚、第四脚。
[0013]优选地，电流采样电路包括：电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C7、电容C8和放大器U3，放大器U3的负向输入端通过电阻R2连接至地，放大器U3的正向输入端通过电阻R3连接场效应管G2的源极，放大器U3的正向输入端还通过电阻R4连接+5V电源端，放大器U3的正向输入端还通过电阻R5连接至地，放大器U3的负向输入端通过电容C7连接放大器U3的正向输入端，放大器U3的负向输入端通过电阻R6连接放大器U3的输出端，放大器U3的负向输入端还通过电阻R7连接放大器U3的输出端，放大器U3的输出端通过依次电阻R8、通过电阻R2连接至地，电阻R8的另一端还连接微控制器U1的第二十五脚。
[0014]一种无霍尔直流无刷电动机的启动方法，包括：
[0015]S1，无霍尔直流无刷电机控制器的全桥电路驱动无霍尔电机的任意两相导通K秒时间，使无霍尔电机内的转子与磁极发生角度偏移，K>0；
[0016]S2，MCU控制模块根据预设的角速度阈值输出控制信号至全桥电路，全桥电路根据控制信号控制磁极产生旋转磁场，无霍尔电机的转子在旋转磁场作用下旋转，从而拖动无霍尔电机动作；
[0017]S3，无霍尔电机在最开始进入开环启动时，无霍尔电机的转子角速度以变比例变化步进角度的方法进行加速；
[0018]S4，无霍尔电机的转子达到预设速度时，MCU控制模块控制驱动模块由开环状态转
为闭环状态，电流采样电路采集驱动模块的电流信号，并将电流信号发送至MCU控制模块，MCU控制模块对电流信号进行FOC运算，输出电机相位和转速信息，并调节用于驱动全桥电路的六个MOS管开关的PWM信号的输出，以控制电机稳定运行。
[0019]优选地，步骤S3包括：最开始进入开环启动时，调节无霍尔电机的转子角速度小于预设步进角度值，相同时间内，转子的相对位移减小，使无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无霍尔直流无刷电机控制器，其特征在于，包括：MCU控制模块、预驱动模块、驱动模块和电流采样电路；MCU控制模块的输出端连接预驱动模块的输入端，预驱动模块的输出端连接驱动模块的输入端，驱动模块的输出端连接无霍尔电机的三相输入端；驱动模块包括由三路集成有PMOS管+NMOS管的驱动支路组成的全桥电路；全桥电路的输入端连接预驱动电路的输出端；全桥电路的输出端与无霍尔电机的三相输入端相连，其中，一路集成有PMOS管+NMOS管的驱动支路，用于控制无霍尔电机的其中一个定子绕组，电流采样电路的输入端连接全桥电路的输出端，电流采样电路的输出端连接MCU控制模块。2.根据权利要求1所述的无霍尔直流无刷电机控制器，其特征在于，还包括与MCU控制模块连接的红外遥控接收单元，该红外遥控接收单元内设置有红外接收器，红外接收器连接MCU控制模块。3.根据权利要求1所述的无霍尔直流无刷电机控制器，其特征在于，还包括与MCU控制模块连接的电源模块。4.根据权利要求1所述的无霍尔直流无刷电机控制器，其特征在于，MCU控制模块包括：微控制器U1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6和电阻R1；微控制器U1的型号为SWM260CBT7；微控制器U1的第一脚通过电容C1连接至地，微控制器U1的第一脚还连接+5V电源端，微控制器U1的第十二脚连接至地，微控制器U1的第十三脚通过电容C2连接至地，微控制器U1的第十四脚通过电容C3连接至地，微控制器U1的第十四脚还连接+5V电源端，微控制器U1的第二十四脚、第四十八脚、第三十三脚均连接至地，微控制器U1的第三十二脚、第三十一脚均连接+5V电源端，微控制器U1的第三十二脚还通过电容C4连接至地，微控制器U1的第三十二脚还通过电容C5连接至地，微控制器U1的第十七脚通过电容C6连接至地，微控制器U1的第十七脚还通过电阻R1连接+5V电源端。5.根据权利要求4所述的无霍尔直流无刷电机控制器，其特征在于，预驱动模块包括P+N预驱芯片U2和电容C19；P+N预驱芯片U2的型号是MX8324C；P+N预驱芯片U2的第二脚通过电容C19连接P+N预驱芯片U2的第十五脚，P+N预驱芯片U2的第二脚还连接电源端VDD，P+N预驱芯片U2的第十五脚还连接至地，P+N预驱芯片U2的第九脚、第十脚、第十一脚、第十二脚、第十三脚、第十四脚分别连接微控制器U1的第四十七脚、第十六脚、第四十六脚、第十五脚、第十脚、第三十九脚。6.根据权利要求5所述的无霍尔直流无刷电机控制器，其特征在于，驱动模块包括：场效应管G1、场效应管G2、场效应管G3、场效应管G4、场效应管G5、场效应管G6和电阻RS1；场效应管G1的漏极、场效应管G3的漏极、场效应管G5的漏极均和电源端VDD连接，场效应管G1的源极和场效应管G2的漏极连接，场效应管G3的源极和场效应管G4的漏极连接，场效应管G...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鑫扬，韩智毅，
申请(专利权)人：广东华芯微特集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：